TUGAS FISIKA HUKUM ARCHIMEDES

DISUSUN OLEH KELOMPOK 3 :

Ketua Kelompok : Putri Chintya Indiarso Anggota Kelompok : Ardiansyah : Irfhi Afrylia : Nurul Istiqomah : Taqwani Haqiqi : Tia Ayunita : Ulfa Rusi Haryanti

Guru Bidang Study : Ibu Indah Mutia Rahman , S.Si.

SMAN 15 TANGERANG

DAFTAR ISI

i.Pendahuluan.....................................................................1

ii.Pembahasan...............................................................2-11

iii.Penutup.........................................................................12

iv.Daftar Pustaka.................................................................

iPENDAHULUAN

Latar Belakang Hukum Archimedes

Archimedes dari Syracusa (sekitar 287 SM – 212 SM) Ia belajar di kota Alexandria, Mesir. Pada waktu itu yang menjadi raja di Sirakusa adalah Hieron II, sahabat Archimedes. Archimedes sendiri adalah seorang matematikawan, astronom, filsuf, fisikawan ,dan insinyur berbangsa Yunani. Ia dibunuh oleh seorang prajurit Romawi pada penjarahan kota Syracusa, meskipun ada perintah dari jendral Romawi, Marcellus bahwa ia tak boleh dilukai. Sebagian sejarahwan matematika memandang Archimedes sebagai salah satu matematikawan terbesar sejarah, mungkin bersama-sama Newton dan Gauss. Pada suatu hari Archimedes dimintai Raja Hieron II untuk menyelidiki apakah mahkota emasnya dicampuri perak atau tidak. Archimedes memikirkan masalah ini dengan sungguh-sungguh. Hingga ia merasa sangat letih dan menceburkan dirinya dalam bak mandi umum penuh dengan air. Lalu, ia memperhatikan ada air yang tumpah ke lantai dan seketika itu pula ia menemukan jawabannya. Ia bangkit berdiri, Setiba di rumah ia berteriak pada istrinya, “Eureka! Eureka!” yang artinya “sudah kutemukan! sudah kutemukan!” Lalu ia membuat hukum Archimedes. Dengan itu ia membuktikan bahwa mahkota raja dicampuri dengan perak. Tukang yang membuatnya dihukum mati.Penemuan yang lain adalah tentang prinsip matematis tuas, sistem katrol yang didemonstrasikannya dengan menarik

sebuah kapal. Ulir penak, yaitu rancangan model planetarium yang dapat menunjukkan gerak matahari, bulan, planet-planet, dan kemungkinan rasi bintang di langit.Archimedes adalah orang yang mendasarkan penemuannyadengan eksperimen sehingga ia dijuluki Bapak IPA Eksperimental.

1

iiPEMBAHASAN

A. Apa itu Hukum Archimedes?

Hukum Archimedes mengatakan bahwa ''Ketika sebuah benda tercelup seluruhnya atau sebagian di dalam zat cair, zat cair akan memberikan gaya ke atas (gaya apung) pada benda, di mana besarnya gaya ke atas (gaya apung) sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.'' Sebuah benda ditimbang dengan neraca pegas ( Gambar 1.1). Ketika benda ditimbang sambil dicelupkan ke dalam zat cair, ternyata berat benda itu berkurang dibanding ketika ditimbang di udara. Sesungguhnya benda yang dicelupkan ke dalam zat cair tidak berkurang beratnya. Gaya berat benda itu sebenarnya tetap, tetapi pada saat dicelupkan kedalam zat cair, ada gaya ke atas yang dikerjakan zat cair terhadap benda, sehingga berat benda seolah-olah berkurang.

Gambar 1.1 Benda ditimbang dengan neraca pegas.

1. Gaya Apung              Seorang ilmuwan Yunani Kuno, Archimedes (287-212 SM) yang pertama kali

menyelidiki besar gaya keatas dalam zat cair, sehingga dikenal dengan hukum Archimedes.Berdasarkan hukum Archimedes, besarnya gaya ke atas (FA) = berat zat cair

2

(fluida) yang dipindahkan Wbf(dengan Wbf = mbf .g):

Dengan:

ρf   = massa jenis fluida yang dipindahkan (kg/m3)

Vbf = volume fluida yang dipindahkan (m3) = volume benda yang tercelup dalam fluidag  = percepatan gravitasi bumi (m/s2)FA = gaya ke atas atau gaya Archimedes (N)Kalau kita perhatikan, ketika seorang mengangat teman lainnya, orang tersebut lebih mudah mengangkat orang yang di air dari pada ketika di luar air, kita tentunya perlubantuan orang lain untuk mengangkatnya, kenapa demikian?Jika kita membandingkan berat benda di udara wu dengan berat benda di air (wu ) ternyata berat benda diudara lebih besar dari pada di air (wu > wa ). Hal ini disebabkan berat orang di air mengalami gaya ke atas (Fa ) dari air tersebut.Secara matematis ditulis

ketika benda tercelup seluruhnya tekanan hidrostatis dialami permukaan bagian atas dengan luas area A, sebesar P1 dan bagian bawah sebesar P2. Dengan

demikian gaya ke atas dapat kita tentukan sebagai berikut:

Ket: Fa= gaya ke  atas (N) ; r = massa jenis fluida (kg/m3);  g = percepatan gravitasi (m/s2); Vt = Volume benda yang tercelup/volum fluida yang dipindahkan

3

Dengan demikian sebuah benda yang tercelup seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida akan mendapat gaya ke atas oleh sebuah gaya sama besar dengan berat fluida yang dipindahkan. Pernyataan ini disebut dengan Hukum Archimedes.Analisis perbandingan massa jenis benda dengan massa jenis fluida ketika benda di dalam

2. Terapung, Melayang, dan Tenggelam.          Pada saat benda dicelupkan ke dalam zat cair, ada gaya keatas yang dialami benda, maka jika benda (seperti balok) dimasukkan kedalam zat cair dapat terapung, melayang dan tenggelam. Syarat benda yang terapung, melayang dan tenggelam :

a). Terapung

Perhatikan gambar 1.2 yang menunjukkan sebuah balok kayu yang terapung pada fluida.

Gambar 1.2 Balok kayu yang terapung pada suatu fluida. Pada peristiwa mengapung, sebagian volum benda yang tercelup di dalam fluida sehinggavolum fluida yang berpindah lebih kecil dari volum total benda yang

mengapung.

4

Karena Vt (volum benda yang tercelup) lebih kecil daripada Vb (volum benda total), maka syarat benda mengapung adalah: gaya apung Fa sama dengan berat benda w atau Fa = w serta massa jenis benda harus lebih kecil daripada massa jenis fluida atau ρb <  ρf

B). MelayangPerhatikan gambar 1.3 yang menunjukkan sebuah balok kayu yang melayang pada suatu fluida.

Gambar 1.3 Balok kayu yang melayang pada suatu fluida

Pada peristiwa melayang, volum fluida yang dipindahkan (volum benda yang tercelup) sama dengan volum total benda yang melayang.

5

Karena Vt (volum benda yang tercelup) sama dengan Vb (volum benda total), maka syarat benda melayang adalah: Gaya apung Fa sama dengan berat benda w atau Fa = w Massa jenis benda harus sama dengan massa jenis fluida atau ρb = ρf

C). TenggelamPerhatikan gambar 1.4 yang menunjukkan sebuah batu yang tenggelam pada fluida.

Gambar 1.4 Batu yang tenggelam pada fluida.

Pada peristiwa tenggelam, volum benda yang tercelup di dalam fluida sama dengan volum total benda yang mengapung, namun benda bertumpu pada dasar bejana sehingga ada gaya normal dasar bejana pada benda sebesar N.

Karena Vt (volum benda yang tercelup) sama dengan Vb (volum benda total), maka syarat benda tenggelam adalah : Gaya apung Fa lebih kecil daripada berat benda w atau Fa < w Massa jenis benda harus besar daripada jenis fluida atau ρb > ρf

3. Penerapan Hukum ArchimedesHukum Archimedes banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, di antaranya pada hidrometer, kapal laut dan kapal selam, balon udara, dan galangan kapal. Berikut ini prinsip kerja alat-alat tersebut.

6

a). Hidrometer

Gambar 1.5 Hidrometer

Hidrometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur massa jenis cairan Proses pengukuran massa jenis zat cair menggunakan hidrometer dilakukan dengan cara memasukkan hidrometer ke dalam zat cair tersebut. Angka yang ditunjukkan oleh hidrometer telah dikalibrasi sehingga akan menunjukkan nilai massa jenis zat cair yang diukur. Berikut ini prinsip kerja hidrometer. Hidrometer terapung di dalam cairan, sehingga berlaku:Gaya ke atas = berat hidrometerFA  = whidrometer  , dengan berat hidrometer w tetapVbf . ρf . g = mg , dengan Vbf = Ahbf(Ahbf).  ρf . g = mgOleh karena volume fluida yang dipindahkan oleh hidrometer sama dengan luas tangkai hidrometer dikalikan dengan tinggi yang tercelup maka dapat dituliskan :

Dengan:m = massa hidrometer (kg),A = luas tangkai (m2),hf = tinggi hidrometer yang tercelup dalam zat cair (m), danρf = massa jenis zat cair (kg/m3).

7

b). Kapal Laut dan Kapal Selam

Badan kapal laut sebagian besar terbuat dari besi atau baja. Massa jenis besi atau baja lebih besar daripada massa jenis air. Tetapi mengapa kapal laut dapat terapung?. Agar kapal laut dapat terapung, begian dalam badan kapal laut dibuat berongga. Rongga ini berisi udara yang memilik massa jenis lebih kecil daripada air. Dengan adanya rongga ini, massa jenis rata-rata badan kapal laut dapat dibuat lebih kecil daripada massa jenis air (ρbadan kapal <  ρair). Dengan massa jenis badan kapal yang lebih kecil daripada massa jenis air itu, akan diperoleh berat kapal (w) lebih kecil daripada gaya ke atas (Fa) dari air, sehingga kapal laut dapat tetap terapung di permukaan air.

Gambar 1.6 Kapal laut yang terapung di permukaan air

Kapal selam memiliki sebuah bagian pemberat. Bagian pemberat ini dapat diisi dengan air. Ketika kapal akan menyelam, pemberat ini diisi dengan air sehingga gaya ke atas yang bekerja pada kapal lebih kecil daripada berat kapal, sehingga kapal tenggelam. Untuk muncul kembali ke permukaan, air dalam pemberat dikosongkan.

Gambar 1.7 Prinsip mengapung, menyelam, dan tenggelam pada kapal selam

8

c). Balon UdaraKetika balon udara diisi gas yang massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis udara, berat udara yang dipindahkan sama dengan gaya ke atas pada balon. Oleh karena itu, balon terangkat ke atas.

Gambar 1.8 Balon Udara

d). Galangan KapalUntuk memperbaiki kerusakan kapal pada bagian bawah kapal laut, kapal harus diangkat sampai di atas permukaan laut. Untuk keperluan ini, digunakan galangan kapal. Ketika galangan berisi penuh dengan air, kapal laut bisa masuk ke dalamnya. Ketika kapal sudah berada di galangan, airdi dalam galangan bisa dikeluarkan sehingga galangan kapal naik, dan kapal bisa diperbaiki

Gambar 1.9 Galangan Kapal

9

4.Soal Dan Pembahasan Hukum Archimedes

1. Volume sebuah kubus adalah 1.000 cm³ kubus itu tercelup dalam air 3/4

bagian . massa jenis air tersebut sebesar 1g/cm³ . hitunglah besar gaya

Archimedes yang terjadi.

Pembahasan: 1.Dik:V=1000cm³ =1/1000m³ karena 3/4 maka v=3/4*1/1000rho air(rho itu yang p miring)=1g/cm³ = 1000kg/m³g bumi=10N/kgDit : F archimedesJawab: F=rho air kali g bumi kali v=1000*10*3/4*1/1000=7,5 N

2. Volume sebongkah batu adalah 2,5 dm³ dimasukan ke dalam air yang berat

jenisnya 10.000 N/m² . Jika berat batu 100 N,hitunglah besar gaya ke atas dari

batu tersebut.

Pembahasan: 2.Dik:v=2,5dm³ =25/10000m³W batu = 100Nmassa jenis air=10000N/m³gravitasi=10N/kgDit:FJawab:F=massa jenis kali gravitasi kali volume= 10000 kali 10 kali 25/10000= 250 N3. Sebuah perahu massanya 4.000 kg terapung di laut. Jika massa jenis air laut adalah 1.030 kg/m3 berapa m3 air laut yang dipindahkan? (g = 9,8 m/s2)Pembahasan: Dik : mperahu= 4.000 kgf = 1.030 kg/m3Dit: Vf = …? Jawab :Syarat benda terapung adalah :Berat benda = Gaya ke atasWb = Faf x g x Vfmb x g = f x Vfmb =

4.000 = 1.030 x VfVf = 4.0001.030= 3,88 m3Jadi, volume air laut yang dipindahkan oleh perahu adalah 3,88 m3

10

4. Sebuah benda melayang dalam air. Jika massa jenis air adalah 1 gr/cm3 dan volume benda 1.400 cm3, berapakah massa benda tersebut? ( g = 9,8 m/s2)Pembahasan: Dik: ρ air = 1 gr/cm3Vb = 1.400 cm3 g = 9,8 m/s2Ditanyakan : mb = ……?Jawab :Syarat benda melayang adalah :Wb = Faf x g x Vfmb x g = f x Vfmb = Karena melayang, maka Vf = V0 sehingga :f x Vfmb = = 1 x 1.400= 1.400Jadi, massa benda tersebut adalah 1.400 gram

5. Sebuah balok kayu yang massa jenisnya 0,75 gr/cm3 terapung di atas air yang massa jenisnya 1 gr/cm3. jika volume balok 12 cm3, volune balok kayu yang tercelup ke dalam air adalah?Pembahasan : Dik b = 0,75 gr/cm3 a = 1 gr/cm3 Vb = 12 cm3 Dit: Va = ……?Jawab :Volume balok tercelup = volume air yang dipindahkanWb = Faa x Va x gb x Vb x g = zc x Vab x Vb = 0,75 x 12 = 1 x VaVa = 9 cm3

11

iiiPENUTUP

Kesimpulan Sebuah benda yang dicelupkan sebagian atau seluruhnya kedalam zat cair akan mendapat gaya keatas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda yang dicelupkan tersebut. Jika seluruh benda tercelup kedalam zat cair, maka volume cairan yang dipindahkan sama dengan volume benda. Berdasarkan hukum Archimedes kita bisa menentukan  syarat sebuah benda untuk terapung , tenggelam atau melayang  suatu fluida. Jika  benda di celupkan  ke dalam zat cair , sesungguhnya berat benda tidak berkurang. Gaya tarik bumi kepada benda itu besarnya tetap . Akan tetapi zat cair menggadakan gaya yang arahnya ke atas kepada setiap benda yang tercelup di dalamnya. Ini menyebabkan berat benda seakan berkurang.

Saran Jika ingin membuat suatu makalah, maka carilah sumber-sumber materi dengan benar, teliti dan dengan

sumber yang terpercaya.Dan diperlukan kerja sama yang baik antar anggota kelompok agar dalam pembuatan suatu makalah berjalan dengan lancar.

12

ivDAFTAR PUSTAKA

Source :http://lylie-ronas.blogspot.com/2012/04/penerapan-hukum-archimedes-dalam.htmlhttp://karyadiberbagi.blogspot.com/2012/02/penerapan-hukum-hukum-archimedes.htmlhttp://potretcerita.blogspot.com/2012/03/hukum-archimedes.htmlhttp://jodivanz.blogdetik.com/2012/03/29/penerapan-hukum-archimedes-dalam-kehidupan-sehari-hari/http://3hsoftcom.blogspot.com/2010/12/cara-kerja-kapal-selam.htmlhttp://creativesmilekids.com/penerapan-hukum-archimedes-dalam-kehidupan-sehari-hari/http://budisma.web.id/materi/sma/fisika-kelas-xi/penerapan-hukum-archimedes/dan berbagai sumber lain